單雙眼的視深度知覺.doc

單雙眼視深度知覺2007年05月09日 星期三 12:43摘要 本次實驗使用深度知覺測量儀比較了兩名女性被試單雙眼在辨別遠近中的差異，并學習了測量視覺深度知覺準確性的方法，探討了單雙眼對視覺深度知覺中的影響。全班被試實驗結果表明，雙眼和單眼辨別遠近的能力有顯著差異。關鍵詞 ： 單雙眼視深度知覺輻合角差1前言最早的深度知覺實驗是H.von Helnholtz設計的三針實驗。他將兩根針垂直地固定在同一距離上，讓被試移動處于它們之間但不在同一距離的另一根針，直到是他看起來剛剛和那兩根針一樣遠為止。這跟針和那兩根針的連線的垂直距離，就是深度知覺的誤差。1919年H.J.Howard設計了一個深度知覺測量儀，代替三針實驗。這個測量儀上有一根固定的棒，在它的旁邊還有一根可以前后移動的棒。被試在6m遠處通過一個長方形窗口只能看到這兩根半棒的中間部分，讓他拉動一根繩子來調(diào)節(jié)可以移動的那根半的位置，直到他認為兩根棒一樣遠為止。兩根棒的距離之差，就是深度知覺的誤差。Howard用恒定刺激法，取75%點作為閾限，測定了106個被試，結果發(fā)現(xiàn)，雙眼的平均誤差為14.4mm，其中誤差僅5.5mm的有14人；誤差有360mm的有24人。但單眼的平均誤差則達到235mm，單眼和雙眼平均誤差值比為20：1。這足以表明雙眼在深度知覺中的優(yōu)勢。1934年，L.S.Woodburne用光的細縫代替棒，而光的細縫可隨距離變化，使網(wǎng)膜像始終保持恒定。實驗結果也證明深度知覺的閾限大約是2.12弧秒。如用長度（mm）表示深度知覺的誤差，就必須注明測定時的觀察距離有多遠。為了簡便起見，深度知覺的誤差常用輻合角的差來表示。輻合角是雙眼視軸在注視點出現(xiàn)相交所形成的夾角。被判斷為等遠的兩個物體所形成的輻合角之差，就可以作為深度知覺準確性的指標，輻合角差的計算如下：A和B是由被試判斷為距離相等的兩個點，它們和被試的距離分別為D和D+D，LR為目間距，常用表示。在計算輻合角的差是要將弧度換算為角秒。輻合角差的計算公式為：因各人的目間距不盡相同，在比較兩人的輻合角差時，要用各自的目間距計算輻合角。有人用多數(shù)人目間距平均值（65mm）計算輻合角，只是為了方便罷了。楊博民用類似Howard設計的深度知覺測量儀對大學生測定的結果與Howard的結果基本一致（見表20-1）。本次實驗探討單雙眼對視覺深度知覺中的影響，我們的實驗假設是，全班被試雙眼和單眼辨別遠近的能力有顯著差異。2 方法2.1 被試：兩名女性大學生，身體健康，視力或者矯正視力正常。年齡均為22歲。2.2 儀器和材料：Howard-Dolman深度知覺的測量器，遮眼勺。2.3 實驗設計：本次實驗的自變量是深度線索（單眼、雙眼）；因變量是被試的深度視覺誤差。2.4實驗程序 ：2.4.1讓被試用雙眼觀察。將深度知覺器上固定的直棒作為標準刺激，可以移動的直棒作為變異刺激。讓被試坐在離儀器窗口0.5m處，眼睛與窗口等高； 2.4.2被試坐好之后，指導語為：“你坐在這里能看見前面的窗口里有兩根垂直的立棒，請你移動手邊的那個旋鈕來調(diào)節(jié)右邊那根棒的遠近，當你用雙眼觀察時覺得它和左邊那根棒離你同樣遠時為止，按這種作法要做很多次，要求都是一樣的?！?.4.3每次將變異刺激都調(diào)到顯然比標準刺激較遠的位置，但各次的起點不要相同。這樣共做5次，每次把被試調(diào)節(jié)的結果即兩根棒的距離（mm）記錄于表中；2.4.4讓被試只用優(yōu)勢眼觀察，按上述方法調(diào)節(jié)直棒，共做10次；2.4.5讓被試再用雙眼觀察，用同樣方法測定5次；2.4.6換被試，重復實驗。3 結果3.1單眼、雙眼的深度知覺誤差（mm）記錄表3.2全班被試雙眼和單眼10次測量誤差的平均值3.3 檢驗全班被試雙眼和單眼辨別遠近的能力是否有顯著差異，方法是相關樣本t檢驗。經(jīng)檢驗，t=-5.347,df=10,p=0.0000.01,說明全班被試雙眼和單眼辨別遠近的能力有顯著差異。4討論4.1本次實驗的自變量是深度線索（單眼、雙眼）；因變量是被試的深度視覺誤差。4.2本次實驗達到了實驗的假設，p=0.0000.01, 表明被試雙眼和單眼辨別遠近的能力有顯著差異的；而且從上面的數(shù)據(jù)我們可以知道，其雙眼精度遠高于單眼精度，那么，一個疑問，就是雙眼辨別遠近為什么比單眼辨別遠近精度高呢？ 先解釋一下雙眼視覺線索，它主要是指雙眼視差，在空間上立體對象造成的兩眼視覺上的差異就是雙眼視差。兩眼在相應部位的視覺刺激，以神經(jīng)興奮的形式傳到大腦皮層，便形成主體知覺或深度知覺。借助于雙眼視差比借助于其它各線索更能精細的知覺相對距離。距離和深度視覺主要是兩眼的機能。在正常的知覺情況下，人都會利用雙眼來觀察環(huán)境和物體。物體越近，視差越明顯，人眼就是由視差獲得深度感的信息。在查資料的時候，正好看到Kunnapas于1968年，用五個系列實驗來評價每種線索對深度知覺的作用，實驗發(fā)現(xiàn)，被試可以利用的深度線索越多，其判斷就越準確。單眼視覺靠的一般是空間視覺的物理條件，主要是人的經(jīng)驗作用，這些物理條件也可以提供環(huán)境中物體的相對距離的信息。這些刺激物具備以下的特征：大小、遮擋或者重疊、線條透視等等。與兩眼相比，只能是個大概；而雙眼視覺的優(yōu)勢是，可以相互補充，不斷的修正，精度大大的提高，這也是人類進化的結果。4.3寫到這的時候，我有個疑問，我是個軍事愛好者，我們發(fā)現(xiàn)這樣一個現(xiàn)象，就是在軍事訓練中，端槍瞄準的時候，是睜一只眼睛的，就是用一只眼睛瞄準，特別是打擊遠距離目標的時候。在留下來的各種影片和記錄片中，我們都可以看到，近距離戰(zhàn)斗的時候，沒有看到誰是用一只眼睛，都是端槍就打，而且準確性都極高，唯一的區(qū)別是誰先摳動扳機。當距離比較遠的時候，戰(zhàn)士就會閉上一只瞄準，好象本能反應一樣。這個事例也證明了在近距離的時候，雙眼視覺深度肯定是很準確的，判斷方位非常正確，而且兩眼的視野范圍更大，所以就更安全。但是引用這個事例，我想說的是，既然雙眼視覺深度精度高于單眼，為什么人們在射擊遠目標的時候要使用單眼呢，難道就只是為了瞄準方便？是否還有一種可能的原因就是在距離增加到一定的距離時，單眼視覺可能起的作用會更大。但是受我們實驗條件所限，上述推論也只是一個假設，沒有能夠再設計一個實驗來驗證。在查找資料的時候，發(fā)現(xiàn)前人已經(jīng)做了這個工作，在Kunnapas的實驗結論中上述假設已經(jīng)有體現(xiàn)：即“隨著距離的增加，被試判斷的準確性就明顯下降，這表明單眼線索對短距離的深度準確性判斷作用不大，生理調(diào)節(jié)線索和雙眼線索在判斷中的作用較大。然而，隨著觀察距離的增加（1000英尺外），人就越來越依賴于單眼線索，當然準確性會下降很多?！?.4 在現(xiàn)在社會中，汽車已經(jīng)越來越普遍了，但是是否所有的人適合駕駛？答案是否定的。駕駛員主要的行為是駕駛，其對物體深度的感知和遠近的判斷是在運動中進行的，因此駕駛員必須能夠隨時隨地的準確判斷各種交通工具的準確空間距離。在人多車多的小路上，兩車相遇的時候，倒車入庫的時候，都必須認真準確的判斷空間距離，這就對駕駛員提出了高的要求，那么在軍隊征召駕駛員的時候，我們就可以運用這個實驗來檢測駕駛員的素質(zhì)，相信在以后的發(fā)展中，視覺深度實驗必定還會有更多的發(fā)展空間。5結論（1）本次實驗